{"created":"2023-06-19T07:18:07.877423+00:00","id":3253,"links":{},"metadata":{"_buckets":{"deposit":"b1804c99-1454-4bb5-b715-1a83c4b6b971"},"_deposit":{"created_by":4,"id":"3253","owners":[4],"pid":{"revision_id":0,"type":"depid","value":"3253"},"status":"published"},"_oai":{"id":"oai:az.repo.nii.ac.jp:00003253","sets":["370:15:392"]},"author_link":["16334","16333"],"item_10006_date_granted_11":{"attribute_name":"学位授与年月日","attribute_value_mlt":[{"subitem_dategranted":"2009-02-23"}]},"item_10006_degree_grantor_9":{"attribute_name":"学位授与機関","attribute_value_mlt":[{"subitem_degreegrantor":[{"subitem_degreegrantor_name":"麻布大学"}]}]},"item_10006_degree_name_8":{"attribute_name":"学位名","attribute_value_mlt":[{"subitem_degreename":"博士（獣医学）"}]},"item_10006_description_22":{"attribute_name":"Abstract","attribute_value_mlt":[{"subitem_description":"Indium, a precious metal classified in group 13 (IIIb) in the periodic table, is widely distributed in nature in very minute quantities. In industry, it has been used for surface protection of metals or alloys and for manufacture of glass (Venugopal & Luckey, 1978) and in increasingly used as a dopant material in the microelectronic industry (Lewis, 1986). It has been shown that exposure to various indium compounds induces hemorrhagic lesions or inflammatory and degenerative changes in the lung, liver, kidney and heart in laboratory animals (McCord et al., 1942, Castronovo & Wagner, 1971).\n The results of teratogenicity studies of indium, however, are inconclusive. In hamsters, the intravenous administration of indium nitrate causes a high incidence of malformations of the digits in the fetuses (Ferm & Carpenter, 1970). In mice, on the other hand, the oral administration of indium trichloride to pregnant animals caused fetal death, but no increase in fetal malformations (Chapin et al., 1995). It is uncertain that this discrepancy is due to the species difference or to the differences in the test conditions, i.e., routes and periods of administration and chemical forms of indium.\n In the present study, developmental toxicity of indium was examined with reference to its possible pathogeneses and mechanisms. The present study is composed of 6 chapters.\n\nChapter 1\n Pregnant rats were treated with single intravenous or oral administration of indium trichloride on day 9 of pregnancy, and their fetuses were examined for growth and malformation on day 20 of pregnancy. By intravenous administration, fetal weight was significantly decreased and the incidences of fetal mortality and malformation were significantly increased at 0.4 mg/kg. Fetal malformations of the tail and digits, e.g., kinked tail, brachyury and olygodactyly, were observed at high incidences. By oral administration, similar tendencies in the fetal effects were observed, but there were no significant differences compared to the control even at 300 mg/kg. It was concluded from these results that indium had teratogenicity in rats. Oral treatment with indium may be developmentally toxic at 300 mg/kg, but this is difficult to state with certainty given the limited number of animals that were used in this study.\n\nChapter 2\n Developmental toxicity of indium was examined using rat embryo culture with reference to toxicokinetics. Rat embryos at day 9 of pregnancy were cultured for 48 hr under various exposure conditions to indium. Indium was toxic to cultured rat embryos at 25-50 μM, depending on the exposure concentration more than the exposure time. Indium concentration in the serum of pregnant rats was determined for 6 hr after intravenous (0.4 mg/kg) or oral (300 mg/kg) administration of indium trichloride. After the intravenous administration, indium concentration in the serum was 55 μM, which is comparative to the toxic concentration in cultured embryos, and exponentially decreased. After the oral administration, indium concentration detected in the serum was lower and relatively constant around 13 μM. It was considered from these results that developmental toxicity of indium is a direct effect on the embryo or yolk sac and that weak developmental toxicity of indium by oral administration was due to low exposure concentrations in the embryo.\n\nChapter 3\n The developmental toxicity of indium was examined in both rats and mice using comparable experimental protocols. Pregnant rats received a single intravenous administration of indium trichloride at 0.4 mg/kg, on day 9, 10 or 11 of pregnancy and their fetuses were examined on day 20. Pregnant mice were treated in the same manner at 0.8 or 1.6 mg/kg on day 7, 8 or 9 of pregnancy and their fetuses were examined on day 18. In rats, indium caused fetal weight decrease and fetal external malformations, such as brachyury, kinked tail, cleft palate and oligodactyly, most severely by the administration on day 10. In mice, however, indium did not cause fetal external malformations, although it caused fetal weight decrease at 0.8 mg/kg or more and fetal death at 1.6 mg/kg most severely by the administration on day 8. It was concluded from these results that rats and mice were susceptible to the embryotoxicity of indium at similar developmental stages in the early organogenetic period, but mice were less susceptible to the teratogenicity of indium than rats in terms of external malformation. Toxicokinetic factors may be involved in this different susceptibility.\n\nChapter 4\n The effects of indium on bone and cartilage development in rat fetuses were examined. Pregnant rats were treated with indium trichloride (0.1, 0.2, or 0.3 mg/kg) by single intravenous administration on day 10 of pregnancy, and their fetuses were examined on day 21. Half of each litter was prepared for skeletal examinations using a skeletal double-staining technique to allow evaluation of cartilage as well as bone. Dose-related increased incidences of external and skeletal fetal malformations occurred at doses of 0.2 mg/kg or more. The incidences of cartilage malformations in the vertebrae, ribs and forepaw phalanges were significantly increased at 0.3 mg/kg. Malformations of the axial bone were accompanied by cartilage malformations. It was concluded from these results that indium produced cartilage malformations that were considered to be the underlying cause for the majority of fetal skeletal malformations observed in rats in this study.\n\nChapter 5\n Pathogenesis of indium-caused tail malformations was investigated by in vivo and in vitro experiments. In the in vivo experiment, pregnant rats received single intravenous administration of indium trichloride at 0.4 mg/kg on day 10 of pregnancy, and their embryos were examined on days 11, 12 and 13. Embryos in the indium group showed caudal hypoplasia from day 11. Increased apoptosis was observed in their tailbud on day 11. Similar effects were observed in the in vitro experiment, when day 10 rat embryos were cultured in the presence of indium at 50 μM for 24 hr and for further 24 hr in the absence of indium. It was considered from these results that caudal hypoplasia probably due to excessive cell loss by increased apoptosis in the tailbud accounted for indium-caused tail malformations in rat fetuses, and that indium-caused embryotoxic effects were direct effects on the conceptus.\n\nChapter 6\n We focused our attention on malformations developing in the tail of fetuses of indium-administered, pregnant rats, and examined the changes in the level of BMP-4 mRNA expression in the fetal tail. Pregnant rats were treated with single intravenous administration of indium trichloride (0.2, 0.4 or 0.6 mg/kg) on day 9 of pregnancy, and their fetuses were examined on days 17 and 19. The expression levels of BMP-4 mRNA in the fetal tail on day 17 in the 0.4 and 0.6 mg/kg groups were significantly lower than in the control group. However, the BMP-4 mRNA expression level in the fetal tail on day 19 was significantly higher in the 0.4 mg/kg than in the control group. In this experiment, the BMP-4 mRNA expression level on day 17 decreased in an indium dose-dependent manner, suggesting that the reduced BMP-4 mRNA expression in the tail is due to the effect of indium administration. The BMP-4 mRNA expression level on day 19 was significantly higher in the 0.4 mg/kg than in the control group, which appears to contradict the results on day 17. However, BMP-4 and receptor mRNA were reported to be overexpressed in the process of bone regeneration after fracture, thereby promoting bone regeneration. Thus, we speculate that BMP-4 mRNA became overexpressed in the tails of fetuses from indium-administered rats on day 19 to reverse the suppressed bone regeneration on day 17.","subitem_description_type":"Other"}]},"item_10006_description_7":{"attribute_name":"抄録","attribute_value_mlt":[{"subitem_description":"インジウムは周期律表のIIIbに属する金属で、産業的には金属の表面塗装、合金あるいはガラスの製造等に長期にわたって使用されてきた(Venugopal&Luckey,1978)が、近年ではマイクロエレクトロニクス産業で多用されるようになり(Lewis,1986)、レアメタルであることから液晶パネルの透明電導膜等からのリサイクル技術の開発が求められており、その詳細な安全性評価が必要である。インジウムを含む化合物は、実験動物において血液毒性、肺、肝臓、腎臓および心臓等に炎症性の変化や組織変性をきたすことが報告されている(McCord et al.,1942, Castronovo & Wagner,1971)。しかしながら、インジウムの発生毒性に関する情報は極めて少なく、催奇形性の有無については明確でない。妊娠ハムスターにおいては、妊娠8日に硝酸インジウムを単回静脈内投与した場合、0.5mg/kg以上の投与量において、胚・胎子死亡率および胎子の外表奇形発生率の増加が認められている(Ferm & Carpenter,1970)。一方、妊娠マウスにおいては、妊娠6～15日に塩化インジウムを反復経口投与すると、150mg/kg以上の投与量において、胚・胎子死亡率の増加が認められているが、催奇形性は報告されていない(Chapin et a1., 1995)。ハムスターとマウスにおける実験結果の相違は、動物種差による感受性の違いによるものか、あるいは実験条件の違い(投与経路、投与期間および硝酸インジウムと塩化インジウムの違い)によるものか明らかではない。また、インジウムを含む化合物のラットに対する催奇形性に関する報告は、これまでにない。\n　そこで、本論文ではインジウムの発生毒性の特徴および毒性発現機序について詳細に検討した。まず、インジウムの発生毒性、特に催奇形性の有無をラットを用いて検討した。次に、ラット全胚培養実験およびトキシコキネティクス実験により、インジウムの曝露濃度、曝露時間と発生毒性発現との関連を調べた。次に、ラットおよびマウスを用いてインジウムの発生毒性、特に催奇形性の動物種差について検討した。さらに、母体へのインジウム投与により誘発されるラット胎子の骨格ならびに尾部奇形の発現機序について検討した。なお、本論文ではインジウムとして塩化インジウム4水和物を使用したが、以下、インジウムと略して記載し、投与量は塩化インジウム重量で記載した。\n\n　第1章では、インジウムの発生毒性、特に催奇形性の有無を明らかにするため、妊娠9日のラットにインジウムを静脈内または経口投与して、妊娠20日に胎子の発育ならびに形態を調べた。その結果、インジウムはラットに対して胚・胎子致死作用、胎子発育抑制作用、催奇形性等の発生毒性を示した。筆者の知る限りにおいて、インジウムのラットに対する催奇形性を明らかにした実験は本実験が初めてである。静脈内単回投与により奇形を誘発するインジウムの投与量は0.4mg/kgであり、主に尾部および指の外表奇形が認められた。一方、300mg/kgを経口投与した場合、静脈内投与実験と同一の型の外表奇形が誘発されたが、その数は僅か(低頻度)であった。すなわち、インジウムの経口投与は、静脈内投与に比べ発生毒性が著しく弱いことが明らかとなった。\n\n　第2章では、ラット全胚培養実験系およびトキシコキネティクス実験系を用いて、インジウムの発生毒性について調べた。ラット全胚培養実験では、インジウムは25～50μMの濃度での曝露により、胚の日齢、曝露濃度および曝露時間に依存して胚毒性(胚致死作用、胚発育抑制作用)を示した。トキシコキネティクス実験における母体血清中のインジウム濃度は、ラット全胚培養実験で毒性のみられた25～50μMより300mg/kgの経口投与では低く、0.4 mg/kgを静脈内投与した場合の母体最高血清中濃度は55μMであった。すなわち、in vitroで明らかに発生毒性を示す濃度は、発生毒性を示すin vivoの母体血清中濃度とよく一致していた。以上のことから、インジウムの発生毒性は受胎産物(胚あるいは卵黄嚢)に対する直接作用であることが示唆された。総曝露量(曝露濃度×曝露時間)が等しい場合には、高濃度の曝露でより強い胚毒性が認められることから、インジウムの胚毒性は曝露時間に比べて曝露濃度により依存すると判断された。すなわち、インジウムの胚毒性が曝露濃度により強く依存していることから、第1章において明らかにした静脈内投与時と経口投与時のインジウムにおける発生毒性の強度の差は、胚の曝露濃度の差によるものであると推論された。\n\n　第3章では、ラットおよびマウスを用いて、インジウムの発生毒性に種差があるか否かについて検討した。ラットでは0.4mg/kgのインジウムを妊娠9、10または11日に単回静脈内投与し、妊娠20日に胎子を観察した。マウスでは0.8および1.6mg/kgのインジウムを妊娠7、8または9日に単回静脈内投与し、妊娠18日に胎子を観察した。その結果、ラットでは胚・胎子死亡が21.2～35.2%、外表奇形(主に尾の奇形)が60.9～99.0%出現し(対照群は4.1および0%)、第1章の実験結果が再現された。一方、マウスでは胚・胎子死亡が0.8mg/kg投与で9.0～19.5%、1.6 mg/kg投与で36.9～100%出現し(対照群は4.8%)、インジウム投与量に依存して胚・胎子死亡が増加したが、胎子外表奇形は殆ど観察されなかった(0～1.5%)。以上の結果から、器官形成期に投与されたインジウムは、ラット及びマウスに対して胚・胎子毒性(胚・胎子致死作用、胎子発育抑制作用)を及ぼすことから、両者はインジウムに対して感受性を有するが、インジウムの催奇形性(胎子の外表奇形誘発作用)に注目すると、マウスはラットに比べ感受性が低いことが明らかになった。\n\n　第4章では、インジウムにより誘発されるラット胎子骨格奇形発現機序を検討するために、妊娠10日のラットにインジウムを静脈内投与して、妊娠21日における胎子の骨および軟骨の形態を骨・軟骨二重染色法により調べた。妊娠10日ラットへインジウム0.3mg/kgを投与すると、胎子の骨および軟骨の著しい形態異常が誘発された。中軸骨格の奇形は軟骨の奇形を伴っていた。中軸骨格および四肢の長骨は間葉由来の軟骨からの置換により形成されることを踏まえると、母体へのインジウム投与によって誘発される胎子軟骨の形成異常が胎子骨格奇形発現の一因となっていることが示唆された。\n\n　第5章では、in vitroおよびin vivo実験により、インジウムによるラット胎子尾部奇形の病態形成機序を検討した。in vivo実験では0.4mg/kgのインジウムを妊娠10日のラットに静脈内投与し、妊娠11、12または13日に胚を観察した。in vitro実験では妊娠10日のラット胚を50μMのインジウムを含むラット血清で24時間培養あるいは、その後インジウムを含まない血清でさらに24時間培養した。in vivo実験ではインジウム投与群において尾部の低形成が胎齢11日から認められ、また、胎齢11日胚において尾芽にナイルブルー陽性細胞が認められた。この所見はin vitro実験で再現された。培養24時間後の胚(胎齢11日に相当)の尾部にアポトーシス(TUNEL陽性細胞)が確認され、48時間後(胎齢12日に相当)に尾部の発育阻害が認められた。従って、インジウムにより誘発されるラット胎子尾部奇形 (曲尾、短尾、無尾)は、アポトーシスが増加することによって細胞死が多く誘発され、その結果として尾芽の形成が抑制される可能性が示唆された。\n\n　第6章では、妊娠ラットにインジウムを投与した場合に発生する胎子尾部の奇形の発現に関与している因子を明らかにするため、妊娠9日のラットに0.2mg/kgあるいは0.4 mg/kgのインジウムを静脈内投与し、妊娠17および19日の胎子尾部におけるBMP-4 (Bone Morphological Protein-4) mRNAの発現を調べた。胎齢17日においてBMP-4 mRNA発現量はインジウムの投与用量に依存して減少したことから、インジウム投与は、尾部におけるBMP-4 mRNA発現量を減少させたと考えられた。また、BMP-4 mRNA発現量は、対照群と0.2 mg/kg群との間では有意差はなく、0.2 mg/kg投与群と0.4 mg/kg投与群との間の発現量に有意差が認められたことから、本実験条件下において胎子尾部のBMP-4 mRNA発現を阻害するインジウムの投与量は0.4 mg/kg以上であることが明かとなった。しかし、胎齢19日の0.4mg/kg群の胎子尾部におけるBMP-4 mRNA発現量は、対照群の値と比較して有意に増加していた。インジウム投与群の尾部のBMP-4 mRNA発現量が過剰になるということは、胎齢17日では抑制されていた骨形成が、胎齢19日ではBMP-4 mRNAの発現を回復させることによって、骨形成の遅れを取り戻そうという作用が働いた可能性が示唆された。\n　以上の結果から、インジウムの発生毒性の特徴および毒性発現機序について\n　・インジウムはラットにおいて、胚・胎子致死作用、胎子発育抑制作用、催奇形性等の発生毒性を示す、\n　・インジウムの発生毒性は、受胎産物(胚あるいは卵黄嚢)に対する直接作用である、\n　・インジウムの胚致死作用および胚発育抑制作用は、曝露時間に比べて曝露濃度により依存することが示唆される、 \n　・インジウムはマウスに対してもラットと同様な胚・胎子致死作用および胎子発育抑制作用を及ぼすが、催奇形性に注目すると、マウスはラットに比べ感受性が低い、\n　・インジウムにより誘発される胎子軟骨の形成異常がラット胎子骨格奇形発現の一因となっていることが示唆される、 \n　・インジウムにより誘発されるラット胎子尾部奇形(曲尾、短尾、無尾)は、アポトーシスが増加することによって細胞死が多く誘発され、その結果として尾芽の形成が抑制される可能性が示唆される、 \n　・妊娠9日ラットへ催奇形性量のインジウムを投与すると、胎齢17日の胎子尾部におけるBMP-4 mRNA発現が阻害されたことから、BMP-4 mRNAは尾部奇形発現に関連する因子である可能性が示唆される、\nことが明かとなった。","subitem_description_type":"Abstract"}]},"item_10006_dissertation_number_12":{"attribute_name":"学位授与番号","attribute_value_mlt":[{"subitem_dissertationnumber":"乙第422号"}]},"item_10006_version_type_18":{"attribute_name":"著者版フラグ","attribute_value_mlt":[{"subitem_version_resource":"http://purl.org/coar/version/c_ab4af688f83e57aa","subitem_version_type":"AM"}]},"item_creator":{"attribute_name":"著者","attribute_type":"creator","attribute_value_mlt":[{"creatorNames":[{"creatorName":"中島, 幹夫"}],"nameIdentifiers":[{"nameIdentifier":"16333","nameIdentifierScheme":"WEKO"}]},{"creatorNames":[{"creatorName":"Nakajima, 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